[发明专利]海基观测网站位布局优化的方法、系统、介质、终端及应用

权利要求书

1.一种海基观测网站位布局优化的方法，其特征在于，所述海基观测网站位布局优化的方法包括：

将EOF重构方法与K中心点聚类算法进行联合，同时加入比重控制因素，结合不同海洋数值模式的实际情况进行优化，得到多套海洋数值模式综合情形下的最优站位；

所述海基观测网站位布局优化的方法包括：

(1)按照统一的分辨率，对L个不同海洋数值模式进行数据提取，选取各模式在分析海域的温度、盐度、海流数据生成集合W(L，V，I，J，Z)；然后基于EOF重构方法，对单个二维变量分别进行站位优化，得到不同深度各变量的最优站位的集合S(L，V，Z)，其中元素S(l，v，z)为第l个模式的第v个变量在第z层的最优观测站位分布，其中，1≤l≤L，1≤v≤V，1≤z≤Z，V为变量个数，Z为深度层数；

(2)在进行K中心点聚类前，利用观测数据、模型模拟数据及L1范数得到自适应权重矩阵；权重的影响因素来自不同海洋数值模式中的温度、盐度、海流数据相对于真实观测数据标准集的近似程度；利用EOF重构方法得到的集合S(L，V，Z)与自适应权重矩阵整合得到加权后的观测站位集合S′(L，V，Z)；

(3)再采用K中心点聚类算法将观测站位集合S′(L，V，Z)划分为K个聚簇，将每个聚簇的中心点作为最终设计的观测站位；

步骤(2)中，在进行K中心点聚类前，利用观测数据、模型模拟数据及L1范数得到自适应权重矩阵，包括：

1)首先，将一种或多种观测数据的平均值作为观测标准资料，即看做海洋数据的真实值，记作O(V，I，J，Z)，其中，I为每个纬度上的格点数，J为每个经度上的格点数；

2)分别计算各模式数据，W(l，V，I，J，Z)|_{l＝1，2，...，L}相对观测标准资料O(V，I，J，Z)的误差E(V，I，J，Z)，采用均方根误差、绝对误差、相对误差或相关系数；然后，计算误差的空间平均值，并将所有模式合并得到集合E₀(L，V)；

3)利用L1范数计算自适应权重矩阵B，满足下式：

其中，L1范数指向量各个元素的绝对值之和，矩阵B的L1范数为：

(3)将经过EOF分析优化得到的观测站位集合S(L，V，Z)与权重矩阵B(V，L)中各元素分别相乘，得到加权后的观测站位集合S′(L，V，Z)，即：

S′(l，ｖ，z)＝S(l，v，z)×B(v，l)，

其中1≤l≤L，1≤v≤V，1≤z≤Z。

2.根据权利要求1所述的海基观测网站位布局优化的方法，其特征在于，所述海基观测网站位布局优化的方法进一步包括以下步骤：

S1，基于EOF重构方法，对单个二维变量分别进行站位优化，得到不同深度温度、盐度、海流变量的最优站位的集合{Station_Temperature|depth＝i，Station_Salinity|depth＝i，Station_Velocity|depth＝i}；

S2，利用K-center聚类算法，得到上述最优站位的集合{Station_Temperature|depth＝i，Station_Salinity|depth＝i，Station_Velocity|depth＝i}的聚类结果，作为多变量情形下的最优站位；

S3，利用不同的海洋数值模式后报结果，得到上述最优站位的集合{Station|model＝i}，利用第二步的K-center聚类方法，得到多套海洋数值模式综合情形下的最优站位。